JPH04100378A - 信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、たとえばファクシミリやスキャナなどの原
稿読取装置に用いられ、光電変換素子のアナログ出力を
デジタル値に変換して出力する画像集積回路装置に関す
る。

（従来の技術） 近時、ファクシミリやスキャナなどの原稿読取装置には
、光電変換素子としてＣＣＤセンサが広く用いられてい
る。そして、この種のＣＣＤセンサは種々の改良が加え
られ、現在では、大規模なＣＣＤセンサも登場している
。

ところで、上記した原稿読取装置では、装置の高速化、
高画質化、およびカラー化などの要求にともなって、Ｃ
ＣＤセンサの出力の信号処理が重要性を増してきている
。このため、このようなハイレベルな信号処理を実現す
るものとして、専用の大規模集積回路（ＬＳＩ）も開発
されている。

しかしながら、従来のＬＳＩにおいては、これに入力す
るアナログ信号の入力レベルを外付けの可変抵抗器など
を用いて調整しなければならない。

すなわち、ＣＣＤセンサ出力信号をデジタル値に変換す
るＡ／Ｄ変換器への入力電圧を一定とする必要かあり、
これを手動にて調整するようになっていた。このため、
装置ごとに調整時間を要し、また正確性に欠けるという
欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、従来においては、ＬＳＩに入力するア
ナログ信号の入力レベルを手動にて調整する必要があり
、また正確性に欠けるという欠点があった。

そこで、この発明は、アナログ信号のゲイン調整を自動
化することができ、大規模集積回路へのアナログ入力レ
ンジを広く確保し得るとともに、確実なアナログ／デジ
タル変換が可能となる画像集積回路装置を提供すること
を目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、この発明の画像集積回路
装置にあっては、光電変換素子からの読取信号に対して
基準レベルを生成する生成手段と、この生成手段から出
力された信号をサンプルホールドするサンプルホールド
手段と、このサンプルホールド手段にてサンプルホール
ドされた信号のゲインを調整する調整手段と、この調整
手段にて調整された信号を増幅する増幅手段と、この増
幅手段にて増幅された信号をアナログ／ディジタル変換
する変換手段と、この変換手段にて変換された信号を用
いて前記調整手段を制御することにより、前記光電変換
素子の読取結果に応して、前記調整毛段によりケインの
調整を行わせる制御手段とから構成されている。

（作用） この発明は、上記した手段により、読取り装置に配置さ
れている基準板を読取った際のＡ／Ｄ変換出力結果に応
じて、上記Ａ／Ｄ変換手段に入力される信号のゲインが
最適となるように自動的に調整できるようになるため、
容易に、かつ１羅なゲインコントロールが可能となるも
のである。

（実施例） 以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第４図および第５図は、この発明にかかる原稿読取装置
の構成を示すものである。

すなわち、スキャナ本体１の上面には、透明ガラスによ
って構成される原稿載置台（プラテンガラス）２が固定
されている。そして、この原稿載置台２の近傍には白基
準板１６が、下部には原稿走査部３がそれぞれ設けられ
ている。

この原稿走査部３は、上記原稿載置台２の下面に沿って
図示矢印ａ方向に往復移動することにより、原稿載置台
２上にセットされた原稿Ｏを光学的に走査するものであ
り、原稿Ｏを照明する照明ランプ（蛍光灯）４、原稿０
からの反射光あるいは原稿Ｏからの透過光を受光する光
電変換素子５、原稿Ｏの読取り領域としての１ライン領
域からの反射光あるいは透過光を光電変換素子５へ導く
光学系（光集束性レンズ）６、およびこれらを支持する
キャリッジ７によって構成されている。

上記光電変換素子５は、原稿Ｏからの反射光あるいは透
過光を光電変換することにより、原稿Ｏの画像を電気信
号として出力するもので、たとえばＣＣＤ形ラインイメ
ージセンサなどを主体に構成される。

上記キャリッジ７は、案内レール８と案内軸９とによっ
て矢印ａ方向に往復移動自在に案内されている。そして
、案内軸９の一端側には、正逆転可能な走査用モータと
してのステッピングモータ１０によって駆動される駆動
プーリ１１が、他端側には従動プーリ１２がそれぞれ配
設されており、これらプーリ１１，１．２間にはタイミ
ングベルト１３が掛は渡されている。このタイミングベ
ルト１３の一点は、固定部材１４を介して前記キャリッ
ジ７に固定されている。これにより、ステッピングモー
タ１０が正あるいは逆回転することにより、キャリッジ
７が直線移動するようになっている。

一方、スキャナ本体１の内部には、制御回路１５と画像
信号処理用ＬＳＩ１００とが設けられでいる。

画像信号処理用Ｌ　Ｓ　Ｉ　］、　ＯＯは、上記光電変
換素子５からのアナログ出力（アナログ信号）をデジタ
ル値に変換して出力するものである。

制御回路１５は、ＣＰＵなどによって構成されており、
原稿Ｏの縦方向の機械的送り（副走査）および原稿Ｏの
横方向スキャンニング（主走査）を指令する機能と、上
記画像信号処理用ＬＳ１１００を制御する機能とを有し
ている。

第６図は、光電変換素子５の構成を示すものである。

すなわち、この光電変換素子５は、中央にフォトダイオ
ードアレイ５．を有しており、その両側にそれぞれ蓄積
電極５２，５２、シフトゲート５３．５３、およびＣＣ
Ｄアナログシフトレジスタ５４．５４などが設けられた
構成とされている。

フォトダイオードアレイ５□は、中央部の素子（フォト
ダイオード）Ｓｌ−５２５９２が画像信号用として用い
られ、その前後の素子Ｄ１３〜Ｄ６４．Ｄ６５〜Ｄ９２
がダミー用となっている。

画像信号用の素子８１〜５２５９２の全長は主走査幅に
一致するよう、前記光学系６の倍率が定められている。

ダミー用の素子Ｄ　１．３〜Ｄ６４のうち、素子Ｄ１′
３〜Ｄ２９のフォトダイオード受光面にはアルミ蒸着膜
を付けて光を遮断し７てなり、センサ出力の基準電圧を
作成するためのリファトンスピット（黒基阜画素）とな
っている。

その他、必要な入出力部、電源な々の部分と配線などを
設けることにより、この光電変換素子５は構成されてい
る。

第７図は、光電変換素子５の各部における１号波形を示
すものである。

すなわち、シフトゲ−）５Ｂ、５３には、第７図（ａ）
に示すゲート信号５ａ（この１周期か主走査周期で、τ
ＩＮＴが光信号蓄積時間）が加えられる。

ＣＣＤアナログシフトレジスタ５４．５４には、第７図
（ｂ）および（Ｃ）に示すように、これを駆動するため
のクロック信号５ｂ、５ｃがそれぞれ加えられる。

また、第７図（ｄ）に示すリセット信号５ｄは、出力ゲ
ートに加えられることによって出力段のブローティング
キャパシタの電圧を初期化し、上記シフトレジスタ５４
．５４により転送された画素データにセンサ出力が正し
く対応するようにするためのものである。上記したＣＣ
Ｄアナログシフトレジスタ５４．５４のクロック信号５
ｂ、５ｃおよびリセット信号５ｄの各パルスは、第６図
に示したフォトダイオードアレイ５１の各素子に対応し
て時系列的に割り当てられている。

さらに、第７図（ｅ）に示すセンサ出力５ｅは出力端よ
り取り出されるもので、ダミー出力のリファレンスビッ
ト期間における出力電圧（暗時出力電圧）Ｖｙがセンサ
の暗時の基準電圧となり、各画素データ（有効出力電圧
）は電圧ｖｙよりΔＶｘだけ光電変換素子に入射する光
量に応じて出力される。

第１図は、画像信号処理用Ｌ　Ｓ　Ｉ　１．００の構成
を示すものである。

ここでは、２系統の出力を有する光電変換素子５に適用
する場合を例に説明する。

すなわち、光電変換素子５からの２系統の出力のうちの
一方を処理するクランプ回路１０１、サンプルホールド
回路１０２、ゲインコントロール回路１０３、他方を処
理するクランプ回路１０４、サンプルホールド回路１０
５、ゲインコントロール回路１０６、これらゲインコン
トロール回路１０３．１０６からの２系統の出力を１系
統の出力に合成するためのスイッチ回路１０７、このス
イッチ回路１０７で合成された出力を増幅する増幅回路
１０８、この増幅回路１０８のアナログ出力をデジタル
値に変換するＡＤＣ１０９により構成されている。

クランプ回路１０１，１．０４は、第７図Ｃｅ’）に示
したセンサ出力５ｅからリファレンスビット期間におけ
る電圧ｖｙをある基準レベルに設定するものであり、そ
れぞれの動作はタイミング信号１０１ａ、１０４ａによ
って制御されるようになっている。

サンプルホールド回路１０２，１０５は、各りランプ回
路１．０１，１０４の出力をそれぞれサンプルホールド
するものであり、その動作はタイミング信号１０２ａ、
１０５ａによって制御されるようになっている。

ゲインコントロール回路１０３，１０６は、各サンプル
ホールド回路１０２，１０５の出力のゲインをそれぞれ
調整するものであり、その減衰量は上記制御回路１５か
らの制御信号１０３ａ。

１０３ｂ、］、０６ａ、１０６ｂによって制御されるよ
うになっている。すなわち、増幅回路１０８の増幅率は
一定値であることから、ＬＳ　Ｉ　１００に入力される
アナログ信号（センサ出力５ｅ）の値が大きすぎると、
増幅した際にＡＤＣ１０９のリファレンス電圧を越える
可能性があり、このような場合には動作不良を生じる。

これを防ぐために、ゲインコントロール回路１０３，１
０６によってアナログ信号のゲインの調整が行われる。

スイッチ回路１０７は、入力が２系統の場合にはそれら
を合成するように働くが、１系統の場合には選択回路と
して機能するようになっている。

第２図は、ゲインコントロール回路１０３゜１０６にお
ける制御信号と減衰量との関係を示すものである。

ここで、制御信号１０３ａ、１０６ａにはイネーブル信
号としての１ビツトが、制御信号１０３ｂ、１０６ｂに
は２ビツト分の信号Ｓｇｌ。

ＳｇＯが割り当てられている。

この実施例の場合、イネーブル信号が「１」の場合、信
号Ｓｇｌ、ＳｇＯの状態に無関係に減衰量は「０」とな
る。

また、イネーブル信号および信号Ｓｇｌ。

ＳｇＯがともに「０」の場合も減衰量はｒＯＪとなる。

さらに、イネーブル信号が「０」の状態において、信号
Ｓｇｌ、ＳｇＯがｒＯ，ＩＪの場合には減衰量は「２」
となり、信号Ｓｇ１．ＳｇＯがｒｌ、ＤＪの場合には「
４」、ｒｌ、ＩＪの場合には「６」となる。

なお、信号Ｓｇｎ　（ｎ＝０．１）の本数を追加するこ
とにより、より精密な制御または大きな減衰（増幅）量
を取扱うことができる。

次に、上記した構成における動作について説明する。

第３図において、まず、原稿走査部３が白基準板１６に
対応され、この状態で照明ランプ４が点灯される（ステ
ップ５ＴＩ）。すると、照明ランプ４の点灯により照明
された白基準板１６からの反射光が光学系６を介して光
電変換素子５上に結像される（ステップ５Ｔ２）。これ
により、光電変換素子５からは、前記第７図（ｅ）に示
すようなセンサ出力５ｅが出力され、画像信号処理用Ｌ
ＳＩ１００にアナログ信号として入力される。

画像信号処理用ＬＳ　Ｉ　１００に入力されたアナログ
信号、つまり白基準信号は、クランプ回路１０１　（１
０４）　　サンプルホールド回路１０２　（１０５）　
　ゲインコントロール回路１０３　（１０６）　　スイ
ッチ回路１０７、および増幅回路１０８を介してＡＤＣ
１０９に送られ、ここでデジタル値に変換される（ステ
ップ５Ｔ３）　　そして、このＡＤＣ１０９の出力は制
御回路１５に送られ（ステップ５Ｔ４）上記ＡＤｃ１０
９へのアナログ信号の入力レベルを最適とするゲインの
算出に供される（ステップ５Ｔ５）。すなわち、制御回
路１５では、ＡＤＣ１０９の出力を元にＡＤＣ１０９に
入力するアナログ信号のゲインが最適となるような減衰
量が求められ、それに応じた制御信号１０３ａ。

１０３ｂ　（１０６ａ、１０６ｂ）がゲインコントロー
ル回路１０３　（１０６）に対して出力される（ステッ
プ５Ｔ６）。この結果、アナログ入力レンジを広げるこ
とができ、ＡＤＣ１０９には、常に最適レベルのアナロ
グ信号が入力されることになる。

こうして、ゲインコントロール回路１０３（１０６）に
おけるゲインが決定された後、原稿走査部３の移動が開
始されることにより、原稿載置台２上にセットされてい
る原稿Ｏの読取りが行われる。

上記したように、白基準板を読取った際のＡ／Ｄ変換出
力に応じて、ＡＤＣに入力される信号のゲインが最適と
なるように自動的に調整できるようにしている。

すなわち、原稿走査部の照明ランプを点灯させ、白基準
板を読み取った際のＡＤＣの出力を制御回路に取り込ん
でＡＤＣに入力する信号のゲインが最適となるような制
御信号を求め、デジタル制御によりＡＤＣに入力するア
ナログ信号のゲインコントロールを行うようにしている
。これにより、アナログ信号の入力レベルの調整がＬＳ
Ｉの外部から容易に、かつ正確に行えるようになる。し
たがって、ＬＳＩへのアナログ入力レンジが広く確保で
き、しかも確実なＡ／Ｄ変換を実現できるものである。

なお、上記実施例においては、白基準板を読ろ取るよう
にしたが、これに限らず、たとえば白基準板の変わりに
原稿の白地部を読取り、それにもとづいてゲインコント
ロールしても同様の効果がかえられる。

その他、この発明の要旨を変えない範囲において、種々
変形実施可能なことは勿論である。

［発明の効果コ 以上、詳述したようにこの発明によれば、アナログ／デ
ジタル変換器に人力するアナログ信号のゲインコントロ
ールを大規模集積回路の外部からデジタル的に調整でき
るようになるため、アナログ信号のゲイン調整を自動化
することができ、大規模集積回路へのアナログ入力レン
ジを広く確保し得るとともに、確実なアナログ／デジタ
ル変換が可能となる画像集積回路装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は画像
信号処理用ＬＳＩの構成を示すブロック図、第２図は制
御信号と減衰量との関係を説明するために示す図、第３
図は動作を説明するために示すフローチャート、第４図
および第５図は原稿読取装置の一例を示すもので、第４
図は原稿読取装置の構成図、第５図は同じく斜視図、第
６図は光電変換素子の概略を示す構成図、第７図は光電
変換素子の各部における信号波形を示す図である。 １・・・スキャナ本体、２・・・原稿載置台、３・・・
原稿走査部、４・・・照明ランプ、５・・・光電変換素
子、５．・・・フォトダイオードアレイ、１５・・・制
御回路、１６・・・白基準板、１００・・・画像信号処
理用ＬＳＩ、１０１，１０４・・・クランプ回路、１０
２．１０５・・・サンプルホールド回路、１０３゜１０
６・・・ゲインコントロール回路、１０８・・・増幅回
路、１０９・・・ＡＤＣｌｏ・・・原稿。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光電変換素子からの読取信号に対して基準レベルを生成
   する生成手段と、 この生成手段から出力された信号をサンプルホールドす
   るサンプルホールド手段と、 このサンプルホールド手段にてサンプルホールドされた
   信号のゲインを調整する調整手段と、この調整手段にて
   調整された信号を増幅する増幅手段と、 この増幅手段にて増幅された信号をアナログ／ディジタ
   ル変換する変換手段と、 この変換手段にて変換された信号を用いて前記調整手段
   を制御することにより、前記光電変換素子の読取結果に
   応じて、前記調整手段によりゲインの調整を行わせる制
   御手段と を具備したことを特徴とする画像集積回路装置。